ANSYS CFD 優(yōu)化方法

2017-11-01 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、概述

優(yōu)化方法應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中就是“優(yōu)化設(shè)計(jì)”,它能夠使工程設(shè)計(jì)人員從眾多的設(shè)計(jì)方案中獲得較為完善或者最為合理的設(shè)計(jì)方案。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

1、DesignXplorer參數(shù)優(yōu)化

參數(shù)優(yōu)化是最簡(jiǎn)單最直接的優(yōu)化方法,在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中將幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)、邊界參數(shù)以及物性參數(shù)等作為設(shè)計(jì)變量,DesignXplorer集成在Workbench平臺(tái)下的設(shè)計(jì)探索和優(yōu)化工具,通過(guò)創(chuàng)建DOE并運(yùn)行多個(gè)輸入變量來(lái)研究幾何、網(wǎng)格參數(shù)、工況或者邊界條件所帶來(lái)的設(shè)計(jì)影響,以及通過(guò)參數(shù)敏感性和設(shè)計(jì)空間來(lái)確定輸出參數(shù)對(duì)于幾何、工況、邊界等參數(shù)的敏感性。

響應(yīng)面

參數(shù)敏感性

2、Adjoint Solver伴隨求解器

ANSYS Fluent中的一個(gè)形狀優(yōu)化專用工具:Adjoint Solver伴隨矩陣求解器,擴(kuò)展了傳統(tǒng)流體求解器的分析范疇,可以為流體系統(tǒng)詳細(xì)分析提供性能敏感性數(shù)據(jù),用來(lái)計(jì)算一個(gè)工程數(shù)據(jù)對(duì)于所有輸入的導(dǎo)數(shù),這些導(dǎo)數(shù)(或者敏感性)可以為仿真分析:

從工程角度更深入的了解
優(yōu)化系統(tǒng)性能
發(fā)現(xiàn)流場(chǎng)中由于離散誤差而產(chǎn)生強(qiáng)烈影響的區(qū)域

綜上所述:形狀優(yōu)化方法比單純的參數(shù)優(yōu)化更接近物理現(xiàn)實(shí)。

優(yōu)化后的排氣歧管進(jìn)出口壓力損失減少了206N,較原始設(shè)計(jì),壓損降低了12%。

3、MMO(Mesh Morpher/Optimiser)

Fluent中自帶的Mesh Morpher/Optimiser優(yōu)化方法是基于預(yù)定義的控制點(diǎn)運(yùn)動(dòng),使網(wǎng)格能夠光滑地變形。

網(wǎng)格變形前

網(wǎng)格變形后

注意以下幾點(diǎn):

變形方式需要提前定義,因此需要一定的工程經(jīng)驗(yàn);
網(wǎng)格變形受控制點(diǎn)的位移引導(dǎo);
實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格光滑變形;
控制區(qū)域限制變形范圍。

定義控制區(qū)域

Optimizer控制變形

MMO優(yōu)化方法基本操作流程:

設(shè)置CFD基本物理問(wèn)題;
打開Mesh Morpher/Optimizer面板;
定義目標(biāo)函數(shù);
設(shè)定變形區(qū)域并通過(guò)Optimizer來(lái)控制控制點(diǎn)的變形;
求解計(jì)算獲得優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4、RBF(Radial Basis Functions) Morphing

首先RBF Morphing是Fluent的一個(gè)附加模塊獨(dú)立的license,RBF基于徑向基函數(shù)系統(tǒng),用于從源點(diǎn)和指定的位移列表中擬合網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)/變形的解,這種方法對(duì)表面形狀變化和體積網(wǎng)格平滑都是有效的。RBF問(wèn)題定義又是獨(dú)立于網(wǎng)格的,相同的設(shè)置可以應(yīng)用于不同的網(wǎng)格,其允許用戶起始時(shí)設(shè)置粗的網(wǎng)格來(lái)設(shè)置問(wèn)題,然后再將RBF應(yīng)用到高精度的網(wǎng)格中。